I ricercatori della Rice University hanno creato un efficiente, dispositivo a basso costo che divide l'acqua per produrre combustibile a idrogeno.

La piattaforma sviluppata dal laboratorio di ingegneria della Brown School of Rice, scienziato dei materiali Jun Lou, integra elettrodi catalitici e celle solari in perovskite che, quando attivato dalla luce solare, produrre elettricità. La corrente scorre verso i catalizzatori che trasformano l'acqua in idrogeno e ossigeno, con un'efficienza dalla luce solare all'idrogeno fino al 6,7%.

Questo tipo di catalisi non è nuovo, ma il laboratorio ha confezionato uno strato di perovskite e gli elettrodi in un unico modulo che, quando viene fatto cadere in acqua e posto alla luce del sole, produce idrogeno senza ulteriori input.

La piattaforma introdotta da Lou, l'autore principale e ricercatore postdottorato di Rice Jia Liang e i loro colleghi della rivista dell'American Chemical Society ACS Nano è un produttore autosufficiente di carburante che, dicono, dovrebbe essere semplice da produrre alla rinfusa.

"Il concetto è sostanzialmente simile a una foglia artificiale, " Lou ha detto. "Quello che abbiamo è un modulo integrato che trasforma la luce solare in elettricità che guida una reazione elettrochimica. Utilizza l'acqua e la luce solare per ottenere combustibili chimici".

Le perovskiti sono cristalli con reticoli cubici che sono noti per raccogliere la luce. Le celle solari perovskite più efficienti prodotte finora raggiungono un'efficienza superiore al 25%, ma i materiali sono costosi e tendono ad essere stressati dalla luce, umidità e calore.

"Jia ha sostituito i componenti più costosi, come platino, nelle celle solari perovskite con alternative come il carbonio, " Lou ha detto. "Questo abbassa la barriera all'ingresso per l'adozione commerciale. Dispositivi integrati come questo sono promettenti perché creano un sistema sostenibile. Questo non richiede alcuna alimentazione esterna per mantenere in funzione il modulo."

Liang ha detto che il componente chiave potrebbe non essere la perovskite ma il polimero che la incapsula, proteggendo il modulo e permettendone l'immersione per lunghi periodi. "Altri hanno sviluppato sistemi catalitici che collegano la cella solare fuori dall'acqua ad elettrodi immersi con un filo, " ha detto. "Semplifichiamo il sistema incapsulando lo strato di perovskite con un film di Surlyn (polimero)".

Il film modellato consente alla luce solare di raggiungere la cella solare proteggendola e funge da isolante tra le celle e gli elettrodi, ha detto Liang.

"Con un design intelligente del sistema, puoi potenzialmente creare un ciclo autosufficiente, " Lou ha detto. "Anche quando non c'è la luce del sole, è possibile utilizzare l'energia immagazzinata sotto forma di combustibile chimico. Puoi mettere i prodotti di idrogeno e ossigeno in serbatoi separati e incorporare un altro modulo come una cella a combustibile per trasformare quei combustibili in elettricità".

I ricercatori hanno affermato che continueranno a migliorare la tecnica di incapsulamento e le stesse celle solari per aumentare l'efficienza dei moduli.